生物反应工程_贾士儒_试卷2

生物反应工程考试试卷（2004年4月）班级姓名成绩一、基本概念(8分)返混：酶的固定化技术：能量生长偶联型：有效电子转移：二、写出下列概念的数学表达式(8分)停留时间：稀释率：转化率：Da准数：外扩散效率因子：菌体得率：产物生成比速：菌体得率常数：三、判断题(8分)1、竞争性抑制并不能改变酶促反应的最大反应速率。()2、Da准数是决定固定化酶外扩散效率的唯一准数，Da准数越大，外扩散效率越高。() 3、流加培养达到拟稳态时，D=μ。()4、单罐连续培养，在洗出稀释率下，稳态时罐内基质浓度为零。()5、连续培养微生物X过程中，污染了杂菌Y，若μX>μY，则杂菌Y不能在系统中保留。()四、图形题（12分）图1为微生物生长动力学1/μ~1/S曲线，指出曲线Ⅰ、Ⅱ中哪条代表竞争性抑制，哪条代表无抑制情况。图2为产物的LuedukingandPiret模型，指出曲线Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ代表的产物类型。ⅠⅡ1/μ1/SmQPⅠⅡⅢ图1图2曲线Ⅰ：曲线Ⅰ：曲线Ⅱ：曲线Ⅱ：曲线Ⅲ：图3为连续培养的数学模型，请在图中标出临界稀释率Dcrit和最大生产强度下的稀释率Dm。图4为微生物生长模型，请图示说明如何判断限制性基质？ μSXDXX，DXD图3图4五、简答题（24分）1、莫诺方程与米氏方程的区别是什么？2、影响固定化酶促反应的主要因素有哪些？ 3．举例说明连续培养的应用？4．CSTR、PFR代表什么含义？比较CSTR型和PFR型酶反应器的性能。六、计算题（40分）1．以葡萄糖为限制性基质，在稀释率D=0.08(1/h)条件下，连续培养Candidautilis，建立了化学平衡式，结果如下，求菌体得率YX/S。（4分）0.314C6H12O6+0.75O2+0.19NH3CH1.82N0.19O0.47+0.90CO2+1.18H2O 2．以葡萄糖为唯一碳源，在通风条件下连续培养Azotobactervinelandii，从实验数据中求得维持常数m=0.9´10-3mol/g.h，菌体得率常数YG=54g/mol。求氧的维持常数mo及氧对菌体的理论得率YGO。（6分）3、某种酶以游离酶形式进行酶促反应时所得动力学参数Km=0.06mol/L和rm=10mol/(L.min)。该酶在某种载体颗粒表面固定化后进行同一酶促反应，所得动力学参数Km´=0.10mol/L和rm´=8mol/(L.min)。求底物浓度为1mol/L时，该固定化酶的效率因子η。（6分）4、推导底物抑制酶促反应动力学方程。（6分） 5初始浓度为0.1mol/m3麦芽糖在酶的作用下水解生成葡萄糖，底物流量F=0.002m3/s，转化率c=80%，反应符合米氏方程，rm=4.0×10-3mol/(m3.s)，Km=1.0mol/m3。求(1)采用PFR型酶反应器所需体积。（2）采用单级CSTR型酶反应器所需体积。（10分）6、流加培养青霉菌中，为确保比生长速率μ=0.2h-1，按照指数式流加葡萄糖。菌体的生长可以用Monod方程表达，μm=0.30h-1，Ks=0.1kg/m3。流加开始时培养液体积V0=0.006m3，菌体浓度为X0=0.2kg/m3，菌体得率YX/S=0.3kg/kg。求流加培养至20h时反应器内基质浓度和培养液体积，流加开始与20h时的流加速度。(8分)生物反应工程试卷标准答案（2004年4月）一、基本概念(8分)返混：不同停留时间的物料的混合，称为返混。酶的固定化技术：是指将水溶性酶分子通过一定的方式如静电吸附、共价键等与载体结合，制成固相酶的技术。能量生长偶联型：当有大量合成菌体材料存在时，微生物生长取决于ATP的供能，这种生长就是能量生长偶联型。 有效电子转移：是指物质在氧化过程中伴随着能量释放所进行的电子转移。二、写出下列概念的数学表达式(8分)停留时间：稀释率：转化率：或Da准数：外扩散效率因子：菌体得率：产物生成比速：菌体得率常数：三、判断题(8分)1、竞争性抑制并不能改变酶促反应的最大反应速率。(√)2、Da准数是决定固定化酶外扩散效率的唯一准数，Da准数越大，外扩散效率越高。(×)3、流加培养达到拟稳态时，D=μ。(√)4、单罐连续培养，在洗出稀释率下，稳态时罐内基质浓度为零。(×)5、连续培养微生物X过程中，污染了杂菌Y，若μX>μY，则杂菌Y不能在系统中保留。(√)四、图形题（12分）图1为微生物生长动力学1/μ~1/S曲线，指出曲线Ⅰ、Ⅱ中哪条代表竞争性抑制，哪条代表无抑制情况。图2为产物的LuedukingandPiret模型，指出曲线Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ 代表的产物类型。ⅠⅡ1/μ1/SmQPⅠⅡⅢ图1图2曲线Ⅰ：竞争性抑制曲线Ⅰ：部分生长偶联型曲线Ⅱ：无抑制曲线Ⅱ：生长偶联型曲线Ⅲ：非生长偶联型图3为连续培养的数学模型，请在图中标出临界稀释率Dcrit和最大生产强度下的稀释率Dm。图4为微生物生长模型，请图示说明如何判断限制性基质？μSμm0.5μmKSScritXDXX，DXDmDcrit图3图4若S